Исследователи из Университета Индианаполиса, Школы медицины Университета Вандербильта в США и Школы медицины Университета Мои в Кении разработали способ использования изображений век человека, сделанных с помощью смартфона, для оценки уровня гемоглобина в крови.
Ученые использовали специальный софт для преобразования встроенной камеры смартфона в гиперспектральный томограф, который достоверно измеряет уровень гемоглобина без необходимости каких-либо аппаратных модификаций или аксессуаров. Пилотное клиническое тестирование с участием добровольцев в клинике Университета Мои (Moi University Teaching and Referral Hospital) показало, что погрешность измерения сделанное с помощью смартфона составила 5 -10 % по сравнению с лабораторным анализом крови.
Гемоглобин крови имеет четкий спектр поглощения света, по этому его спектроскопический анализ не представляет никакой сложности, однако требует громоздких и дорогостоящих оптических приборов. Разработчики создали мобильный вариант этого анализа, используя подход известный как «спектроскопия сверхвысокого разрешения». Этот метод использует программное обеспечение для виртуального преобразования фотографий, полученных с помощью систем с низким разрешением, таких как камеры смартфонов в цифровые спектральные сигналы высокого разрешения. В качестве места для сканирования было выбрано внутреннее веко, поскольку там легко видна микрососудистая структура; оно легко доступно и имеет относительно равномерную «красноту». Рисунок внутреннего века также не подвержено влиянию цвета кожи, что устраняет необходимость в каких-либо персональных калибровках.
Для проведения измерения гемоглобина крови по новой методике пациент стягивает внутреннее веко, чтобы обнажить находящиеся под ним маленькие кровеносные сосуды. Медицинский работник или обученный человек затем использует специальное приложение на смартфоне, чтобы сфотографировать веки. Для извлечения подробной спектральной информации из изображений камеры используется специальный спектральный алгоритм сверхвысокого разрешения, а затем другой вычислительный алгоритм количественно измеряет содержание гемоглобина в крови, определяя его уникальные спектральные характеристики.
Мобильное приложение при съемке дает подсказки чтобы веко и камера находились на оптимальном расстоянии друг от друга, а также управляет фонариком смартфона для получения стабильных изображений. Извлечение спектральной информация в настоящее время происходит с помощью алгоритма на отдельном компьютере, однако исследователи ожидают, что смогут встроить эту функцию в мобильное приложение.
Новая методика была протестирована на 153 добровольцах, которые для анализа были направлены в Moi University Teaching and Referral Hospital. Обучение алгоритма проводилась на основе данных случайно выбранных 138 пациентов, а оставшихся 15 добровольцах проводили тестирование. Результаты показали, что мобильный тест может обеспечить достоверность измерения, сопоставимое с традиционным анализом крови на гемоглобин. Еще одно клиническое исследование мобильного приложения проводилось на онкологических больных в Indiana University Simon Cancer Cente. Исследователи также сотрудничают с Университетом Руанды (University of Rwanda) для проведения дальнейших исследований и планируют установить партнерские отношения с больницей Шримад Раджчандра (Shrimad Rajchandra Hospital) в Индии для оценки состояния пациентов с анемией и серповидно-клеточной анемией с помощью мобильного приложения.
Данная разработка показывает, что медицина в будущем может по-настоящему стать мобильной. В смартфонах появляются все больше разных датчиков, которые можно использовать для нужд цифрового здравоохранения снижая тем самим необходимость в использовании дорогостоящих диагностических приборов. Возможность проведения одного из наиболее распространенных лабораторных анализов без забора крови может помочь уменьшить необходимость личного посещения клиники, облегчить наблюдение за пациентами, а также улучшить медицинскую помощь в странах с низким и средним уровнем дохода, где доступ к лабораториям ограничен.
Примечательно, что исследование проводилось с помощью гранта размером в $385.000 который в 2017 году был выдан Национальным институтом здоровья Международного центра Фогарти (National Institutes of Health Fogarty International Center) исследовательской группе под руководством Йанг Кима (Young Kim) и доктора Мунирул Хаке (Md Munirul Haque) - научного сотрудника Центра инженерии здравоохранения Регенстрифа).
Источники:
Young Kim, Ph.D., Associate Professor, Weldon School of Biomedical Engineering, Purdue University; (765) 496-2445; youngkim@purdue.edu
Md Munirul Haque, Ph.D., Research Scientist, Regenstrief Center for Healthcare Engineering, Purdue University; (765) 496-0136; mhaque@purdue.edu
